JP2006352683A - チューナ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数変換回路前段の前置フィルタの特性の調整作業を容易化し得る回路を内蔵したチューナ回路を提供する。
【解決手段】前置フィルタ１０により選択された高周波信号と局部発振器３０により生成された局部発振信号とが入力され、差の周波数成分を出力する第１の周波数変換回路２２と、第１の周波数変換回路の出力信号から所望の中間周波信号を出力する中間周波フィルタ２３と、前置フィルタにより選択された高周波信号を前置フィルタ特性調整時にスルーさせるために付加され、前置フィルタにより選択された高周波信号と局部発振信号とが入力され、差の周波数成分を出力する第２の周波数変換回路２５と、中間周波フィルタから出力する中間周波信号と第２の周波数変換回路の出力信号のどちらか一方を選択し、増幅して出力する増幅器２４とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、チューナ回路に係り、特に高周波段のフィルタ特性を調整する回路に関するもので、例えばテレビジョン受信機のチューナ回路に使用されるものである。

ＶＨＦ帯〜ＵＨＦ帯用のＴＶ受信機のチューナ回路では、１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度の受信信号を数１０ＭＨｚの中間周波信号に変換する。このチューナ回路の製造段階において、チューナ回路の前段（受信増幅段）に含まれる前置フィルタの通過帯域特性を受信信号の周波数に合わせて調整する際に、チューナ回路の出力信号の周波数特性をネットワークアナライザ等を用いて観測している。

図６は、従来のＴＶ受信機のチューナ回路を示す。受信信号は、受信増幅部に含まれる前置フィルタ１０を経てチューナ回路用の集積回路チップ７０の入力端子７１に入力される。この入力信号は、周波数変換回路７２に入力され、局部発振器７３から供給される局部発振信号と混合される。ここで発生した中間周波信号は中間周波フィルタ７５により抽出され、増幅器７４で増幅され、出力される。

このようなチューナ回路の出力信号の周波数特性を観測する際、出力信号の周波数特性は、前置フィルタ１０の単独の特性ではなく、中間周波フィルタ７５の特性との合成特性に依存しているので、前置フィルタ１０の特性を直接的に観測することができず、調整作業に支障をきたしている。

この点について、以下に詳細に説明する。図７（ａ）は前置フィルタ１０の単独の周波数特性、図７（ｂ）は通常動作時における中間周波フィルタ７５の単独の周波数特性、図７（ｃ）は通常動作時における前置フィルタ１０の特性と中間周波フィルタ７５の特性とを総合した合成特性（チューナ出力信号の周波数特性）を示す。ここで、チューナ出力信号の周波数特性は、前置フィルタ１０の周波数特性におけるピーク周波数ｆRFが、周波数変換回路７２での周波数変換作用によってｆIF相当に変換されている。

前置フィルタ１０は、妨害となる不必要な周波数帯域の信号を除去して所望の受信信号のみを通過させるためには、センターピークが所望の受信信号の周波数ｆRFになるよう素子値を調整しなければならない。

局部発振器７３は、受信信号の周波数ｆRFに対して中間周波数ｆIFだけずれた周波数ｆLO（本例ではｆRF＋ｆIF）の局部発振信号を生成している。

周波数変換回路７１は、受信増幅信号と局部発振信号を混合し、両信号の差のｆIF成分と、和の（２×ｆRF＋ｆIF）成分の２波を含む信号を出力する。

中間周波フィルタ７５は、ｆIFの近傍が鋭い通過帯域となる周波数特性を持っており、周波数変換回路７２の出力信号から必要なｆIF成分を抽出する。

通常動作状態において、図６に示したチューナ回路の出力信号を観測した場合、図７（ｃ）に示すように、前置フィルタ１０の特性と中間周波フィルタ７５の特性とを総合した合成特性を観測することになる。このように中間周波フィルタ７５の周波数特性が重畳した状態では、チューナ出力信号を観測しながら前置フィルタ１０の通過帯域特性を受信信号の周波数に合わせて調整（前置フィルタ特性の調整）を行おうとしても、前置フィルタ１０のピーク周波数を精度良く調整することができない。

そこで、従来は、前置フィルタ特性調整時には、中間周波フィルタ７５の共振部を電気的に短絡することにより、図８（ｂ）に示すように中間周波フィルタ７５の特性を出来るだけ平坦にする方法を採用してきた（特許文献１参照）。この場合における前置フィルタ１０の周波数特性、中間周波フィルタ７５の周波数特性、前置フィルタ１０の周波数特性と中間周波フィルタ７５の周波数特性の合成特性（チューナ出力信号の周波数特性）を図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示している。

しかし、この方法では、チューナ出力信号の周波数特性は、中間周波フィルタ７５の特性の影響を受けているので中間周波フィルタ７５の特性の影響を完全に取り去ることができず、しかも、調整作業が煩雑であり、不都合が多い。
特許第３１７８３８２号公報

本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、周波数変換回路前段の前置フィルタの特性の調整作業を容易化し得る回路を内蔵したチューナ回路を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様のチューナ回路は、所望の特性により選択された高周波信号を出力する前置フィルタと、局部発振信号を発生する局部発振器と、前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第１の周波数変換回路と、前記第１の周波数変換回路の出力信号から所望の中間周波数成分を選択的に通過させて中間周波信号を出力する中間周波フィルタと、前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第２の周波数変換回路と、前記中間周波信号と前記第２の周波数変換回路の出力信号のどちらか一方を選択し、増幅して出力する増幅器とを具備し、前記第２の周波数変換回路は、前記前置フィルタにより選択された高周波信号を前置フィルタ特性調整時にスルーさせることを特徴とする。

本発明の第２の態様のチューナ回路は、所望の特性により選択された高周波信号を出力する前置フィルタと、局部発振信号を発生する局部発振器と、前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第１の周波数変換回路と、前記第１の周波数変換回路の出力信号から所望の中間周波数成分を選択的に通過させて中間周波信号を出力する中間周波フィルタと、前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第２の周波数変換回路と、前記第１の周波数変換回路と前記第２の周波数変換回路のどちらか一方のみが動作するように状態を選択する制御回路と、前記中間周波信号と前記第２の周波数変換回路の出力信号とを加算および増幅して出力する増幅器とを具備し、前記第２の周波数変換回路は、前記前置フィルタにより選択された高周波信号を前置フィルタ特性調整時にスルーさせることを特徴とする。

本発明のチューナ回路によれば、周波数変換回路前段の前置フィルタの特性の調整作業を容易化することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るテレビジョン受信機のチューナ回路の一例を示す。図１に示す構成は、前述した従来例の構成と比べて、基本的には同じであるが、前置フィルタ１０からの入力信号に対して、通常動作時／調整動作時に対応して経路を切り換えて増幅器に入力させるために、信号スルー系統が付加されている点が異なる。

即ち、受信増幅信号は、受信増幅部に含まれる前置フィルタ１０を経てチューナ回路用の集積回路チップ２０の入力端子２１に入力される。この入力信号は、第１の周波数変換回路２２に入力され、例えば位相同期ループを用いた局部発振器３０から供給される局部発振信号と混合される。ここで発生した中間周波信号は、中間周波フィルタ２３により抽出された後、増幅器２４で増幅されて出力される。

一方、第１の周波数変換回路２２と同様の構成を有する第２の周波数変換回路２５および切換制御回路２６が集積回路チップ２０内に設けられる。第２の周波数変換回路２５は、チューナ回路用の集積回路チップ２０の入力信号が分岐されて入力され、かつ、局部発振器３０から供給される局部発振信号が分岐されて入力され、第１の周波数変換回路２２と同様に動作する。増幅器２４は、切換制御回路２６により制御され、通常動作時／調整動作時に対応して中間周波フィルタ２３からの信号および第２の周波数変換回路２５からの信号を選択して増幅する機能を有する。

なお、切換制御回路２６および中間周波フィルタ２３は集積回路チップ２０の外部に設けてもよく、局部発振器３０は集積回路チップ２０の内部に設けてもよい。

図２（ａ）は前置フィルタ１０の単独の周波数特性、図２（ｂ）は中間周波フィルタ２３の単独の周波数特性、図２（ｃ）は通常動作時における前置フィルタ１０の特性と中間周波フィルタ２３の特性とを総合した合成特性（チューナ出力信号の周波数特性）を示す。また、図２（ｄ）は前置フィルタ特性調整時におけるチューナ出力信号の周波数特性を示す。

次に、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照しながら図１のチューナ回路の通常時および調整時の動作を説明する。

通常時の動作は従来例における動作と同じである。即ち、局部発振器３０は、受信信号の周波数ｆRFに対して中間周波数ｆIFだけずれた周波数ｆLO（本例ではｆRF＋ｆIF）の局部発振信号を生成する。第１の周波数変換回路２２は、受信信号と局部発振信号を混合し、両信号の差のｆIF成分と、和の（２×ｆRF＋ｆIF）成分の２波を含む信号を出力する。

中間周波フィルタ２３は、ｆIFの近傍が鋭い通過帯域となる周波数特性を持っており、第１の周波数変換回路２２の出力信号から必要なｆIF成分を抽出する。この時、チューナ出力信号をネットワークアナライザ等を用いて観測した場合には、前置フィルタ１０の特性と中間周波フィルタ２３の特性とを総合した合成特性を観測することになる。

これに対して、チューナ回路の製造段階において、チューナ出力信号の周波数特性を観測しながら前置フィルタ１０の通過帯域特性を受信信号の周波数に合わせて調整する際（調整時）には、増幅器２４の入力信号を、第２の周波数変換回路２５から出力される信号（中間周波フィルタ１４をバイパスしたスルー信号）に切り換えることができる。すると、増幅器２４は、中間周波フィルタ２３の周波数特性を含まない経路を通ったスルー信号を増幅する。その結果、図２（ｄ）に示すように、観測されるチューナ出力信号の周波数特性は、図２（ａ）に示した前置フィルタ１０の単独の特性と等価（但し、周波数の上下関係は逆転しており、中心周波数は異なる）であるので、前置フィルタ１０の特性を直接的に観測することができ、調整作業を容易に行うことができる。

（第１の実施形態の一具体例）
図３は、図１中のチューナ回路用の集積回路チップの一部を取り出して詳細に示す回路図である。ここでは、前置フィルタ１０により選択された高周波信号が入力される入力端子２１に相当する入力端子Ｐ１と、第１の周波数変換回路２２と、中間周波フィルタ２３と、第２の周波数変換回路２５と、局部発振器３０の一部と、増幅器２４と、増幅器２４の出力信号が導出される出力端子Ｐ２が形成されている例を示している。

第１の周波数変換回路２２は、例えば集積回路化に際して特性の安定化が容易な一般的な二重平衡混合回路が用いられる。この二重平衡混合回路は、ＮＰＮ型の複数の差動対トランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６および負荷抵抗素子Ｒ６，Ｒ７を用いた差動回路で構成される。差動対トランジスタＱ１とＱ２には入力端子Ｐ１から受信信号ｆRFが入力され、差動対トランジスタＱ３とＱ４およびＱ５とＱ６には局部発振器３０から局部発振信号ｆLO（＝ｆRF＋ｆIF）が入力される。ここで、周波数変換された結果、負荷抵抗素子Ｒ６，Ｒ７の各一端からｆIF成分と（２×ｆRF＋ｆIF）成分の２波を含む差動信号が出力される。

中間周波フィルタ２３は、コンデンサとコイルからなる並列共振回路であり、ｆIF近傍に鋭い通過域を持っており、ｆIFに共振し、ｆIF成分のみを次段に伝達する。

第２の周波数変換回路２５は、第１の周波数変換回路２２と同じ構成の二重平衡混合回路であり、第１の周波数変換回路２２と同様に、ｆIF成分と（２×ｆRF＋ｆIF）成分の２波を含む差動信号を出力する。

増幅器２４は、２入力、１出力の増幅器であり、２つの入力信号を選択し、増幅して出力端子Ｐ２へ出力する。この増幅器２４は、中間周波フィルタ２３からの信号がＮＰＮ型の差動対トランジスタＱ１５とＱ１６に入力され、第２の周波数変換回路２５からの信号がＮＰＮ型の差動対トランジスタＱ１７とＱ１８に入力される。そして、差動対トランジスタＱ１５とＱ１６の電流源用のトランジスタＱ１３と、差動対トランジスタＱ１７とＱ１８の電流源用のトランジスタＱ１４とが差動対をなしており、この差動対トランジスタＱ１３とＱ１４の一方のトランジスタＱ１３のベース電圧が固定されており、他方のトランジスタＱ１４のベースに制御端子Ｐ３から制御電圧が加えられる。

いま、制御端子Ｐ３から入力される制御電圧がトランジスタＱ１３のベース電圧より低ければ、トランジスタＱ１３のベース電流が流れ、差動対トランジスタＱ１５とＱ１６が動作状態になり、中間周波フィルタ２３からの信号が選択され、増幅されて、出力端子Ｐ２から出力される。この時、トランジスタＱ１４のベース電流は０であり、差動対トランジスタＱ１７とＱ１８は非動作状態になる。

上記とは逆に、制御端子Ｐ３から入力される切換え制御信号の電圧がトランジスタＱ１３のベース電圧より高ければ、トランジスタＱ１４のベース電流が流れ、差動対トランジスタＱ１７とＱ１８が動作状態になり、第２の周波数変換回路２５からの信号が選択され、増幅されて、出力端子Ｐ２から出力される。この時、トランジスタＱ１３のベース電流は０であり、差動対トランジスタＱ１５とＱ１６は非動作状態になる。

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係るチューナ回路の一例を示す。図４に示す構成は、図１を前述して第１の実施形態の構成と比べて、基本的には同じであり、次の点が異なる。即ち、チューナ回路用の集積回路チップ２０において、第１の周波数変換回路２２ａと第２の周波数変換回路２５ａはそれぞれの動作状態がＯＮ／ＯＦＦ制御可能な機能を有し、切換制御回路２６ａはどちらか一方のみが選択的に動作するように制御する。さらに、増幅器２４ａは、中間周波フィルタ２３から出力される中間周波信号と、第２の周波数変換回路２５ａの出力信号とを加算し、増幅して出力する。

このような構成により、増幅器２４ｂから出力される信号は、中間周波フィルタ２３から出力される中間周波信号または第２の周波数変換回路２５ａの出力信号のどちらか一方のみを増幅したものとなる。

図４に示すチューナ回路の通常動作時および調整動作時の動作を説明する。通常時は、切換制御回路２６ａにより第１の周波数変換回路２２ａが選択的に動作状態にされ、第２の周波数変換回路２５ａが非動作状態にされる。これにより、増幅器２４ａは第２の周波数変換回路２５ａの出力信号を増幅して出力し、第１の実施形態における通常時の動作とほぼ同じ動作が行われる。なお、この通常動作時におけるチューナ出力信号の周波数特性は、図２（ｃ）に示したようなものである。

これに対して、チューナ出力信号の周波数特性を観測しながら前置フィルタ１０の通過帯域特性を調整する際（調整時）には、切換制御回路２６ａにより第２の周波数変換回路２５ａが選択的に動作状態にされ、第１の周波数変換回路２２ａが非動作状態にされる。これにより、増幅器２４ａは、中間周波フィルタ２３の周波数特性を含まない経路を通ったスルー信号を増幅することになる。その結果、観測されるチューナ出力信号の周波数特性は、図２（ａ）に示した前置フィルタ１０の単独の特性と等価（但し、周波数の上下関係は逆転しており、中心周波数は異なる）であるので、前置フィルタ１０の特性を直接的に観測することができ、調整作業を容易に行うことができる。

（第２の実施形態の一具体例）
図５は、図４中のチューナ回路の一部を取り出して詳細に示す回路図である。ここでは、前置フィルタ１０により選択された高周波信号が入力される前記入力端子２１に相当する入力端子Ｐ４と、第１の周波数変換回路２２ａと、第２の周波数変換回路２５ａと、中間周波フィルタ２３と、局部発振器３０と、増幅器２４ａと、切換制御回路２６ａと、増幅器２４ａの出力信号が導出される出力端子Ｐ５が形成されている例を示している。

なお、切換制御回路２６ａおよび中間周波フィルタ２３は集積回路チップ２０の外部に設けてもよく、局部発振器３０は集積回路チップ２０の内部に設けてもよい。

図５において、第１の周波数変換回路２２ａは、ＮＰＮ型の複数の差動対トランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、および負荷抵抗素子Ｒ６，Ｒ７を用いた差動回路で構成される一般的な二重平衡混合回路である。差動対トランジスタＱ１，Ｑ２には入力端子Ｐ１から受信信号ｆRFが入力され、差動対トランジスタＱ３，Ｑ４およびＱ５，Ｑ６には局部発振器３０から局部発振信号ｆLO（＝ｆRF＋ｆIF）が入力される。ここで、周波数変換された結果、負荷抵抗素子Ｒ６，Ｒ７の各一端からｆIF成分と（２×ｆRF＋ｆIF）成分の２波を含む差動信号が出力される。但し、電流源用のトランジスタＱ５のベース電流が供給されていない時は、そのコレクタ電流が０となり、第１の周波数変換回路２２ａ全体の動作が停止する。

中間周波フィルタ２３は、コンデンサとコイルからなる並列共振回路であり、ｆIF近傍に鋭い通過域を持っており、ｆIFに共振し、ｆIF成分のみを次段に伝達する。

第２の周波数変換回路２５ａは、二重平衡混合回路の一部の素子を省略した簡易型の周波数変換回路であって、動作は二重平衡混合回路と同様であり、第１の周波数変換回路２２ａと同様に、ｆIF成分と（２×ｆRF＋ｆIF）成分の２波を含む差動信号を出力する。但し、電流源用のトランジスタＱ３０のベース電流が供給されていない時は、そのコレクタ電流が０となり、第２の周波数変換回路２５ａ全体の動作が停止する。

増幅器２４ａは、２入力・１出力の増幅器であり、中間周波フィルタ２３からの信号がＮＰＮ型の差動対トランジスタＱ３１，Ｑ３２に入力され、第２の周波数変換回路２５ａからの信号電流がＮＰＮ型のトランジスタＱ３２のコレクタに入力される。これにより、中間周波フィルタ２３からの信号と第２の周波数変換回路２５ａからの信号が加算および増幅されて出力端子Ｐ５から出力される。

動作モード切り換え用の切換制御回路２６ａは、ＮＰＮ型の差動対トランジスタＱ３３，Ｑ３４を用いて構成され、一方のトランジスタＱ３３のベース電圧は一定電圧に固定され、他方のトランジスタＱ３４のベースに制御端子Ｐ６から制御電圧が加えられる。トランジスタＱ３４のベース電圧がトランジスタＱ３３のベース電圧より高い時は、トランジスタＱ３３のコレクタ電流が流れ、第１の周波数変換回路２２ａの電流源用のトランジスタＱ２５のベース電流として供給されるので第１の周波数変換回路２２ａが動作する。この時、トランジスタＱ３４のコレクタ電流は０、第２の周波数変換回路２５ａの電流源用のトランジスタＱ３０のベース電流は０であり、第２の周波数変換回路２５ａは非動作となる。上記とは逆に、トランジスタＱ３４のベース電圧がトランジスタＱ３３のベース電圧より低い時は、トランジスタＱ３４のコレクタ電流が流れ、第２の周波数変換回路２５ａの電流源用のトランジスタＱ３０のベース電流として供給されるので第２の周波数変換回路２５ａが動作する。この時、トランジスタＱ３３のコレクタ電流は０、第１の周波数変換回路２２ａの電流源用のトランジスタＱ２５のベース電流は０であり、第１の周波数変換回路２２ａは非動作となる。

本発明の第１の実施形態に係るテレビジョン受信機のチューナ回路の一例を示すブロック図。 図１中の前置フィルタの周波数特性、中間周波フィルタの周波数特性、通常動作時におけるチューナ出力信号の周波数特性、前置フィルタ特性調整時におけるチューナ出力信号の周波数特性を示す特性図。 図１中のチューナ回路の一部を取り出して詳細に示す回路図。 本発明の第２の実施形態に係るテレビジョン受信機のチューナ回路の一例を示すブロック図。 図４中のチューナ回路の一部を取り出して詳細に示す回路図。 従来のＴＶ受信機のチューナ回路を示すブロック図。 図６中の前置フィルタの周波数特性、中間周波フィルタの周波数特性、通常動作時における前置フィルタの周波数特性と中間周波フィルタの特性が総合された合成特性を示す特性図。 図６中の前置フィルタの周波数特性、前置フィルタ特性調整時における中間周波フィルタの周波数特性、前置フィルタ特性調整時におけるチューナ出力信号の周波数特性を示す特性図。

符号の説明

１０…前置フィルタ、２０…チューナ回路用の集積回路チップ、２１…入力端子、２２、２２ａ…第１の周波数変換回路、２３…中間周波フィルタ、２４…増幅器、２５、２５ａ…第２の周波数変換回路、２６、２６ａ…切換制御回路、３０…局部発振器。

Claims (5)

1. 所望の特性により選択された高周波信号を出力する前置フィルタと、
   局部発振信号を発生する局部発振器と、
   前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第１の周波数変換回路と、
   前記第１の周波数変換回路の出力信号から所望の中間周波数成分を選択的に通過させて中間周波信号を出力する中間周波フィルタと、
   前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第２の周波数変換回路と、
   前記中間周波信号と前記第２の周波数変換回路の出力信号のどちらか一方を選択し、増幅して出力する増幅器とを具備し、
   前記第２の周波数変換回路は、前記前置フィルタにより選択された高周波信号を前置フィルタ特性調整時にスルーさせることを特徴とするチューナ回路。
2. 前記第１の周波数変換回路、前記第２の周波数変換回路、および前記増幅器が同一半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項１記載のチューナ回路。
3. 所望の特性により選択された高周波信号を出力する前置フィルタと、
   局部発振信号を発生する局部発振器と、
   前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第１の周波数変換回路と、
   前記第１の周波数変換回路の出力信号から所望の中間周波数成分を選択的に通過させて中間周波信号を出力する中間周波フィルタと、
   前記前置フィルタにより選択された高周波信号と前記局部発振信号とが入力され、両信号の差の周波数成分を出力する第２の周波数変換回路と、
   前記第１の周波数変換回路と前記第２の周波数変換回路のどちらか一方のみが動作するように状態を選択する制御回路と、
   前記中間周波信号と前記第２の周波数変換回路の出力信号とを加算および増幅して出力する増幅器とを具備し、
   前記第２の周波数変換回路は、前記前置フィルタにより選択された高周波信号を前置フィルタ特性調整時にスルーさせることを特徴とするチューナ回路。
4. 前記第１の周波数変換回路、前記第２の周波数変換回路、前記制御回路、および前記増幅器が同一半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項３記載のチューナ回路。
5. 前記第１の周波数変換回路は、二重平衡混合回路で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のチューナ回路。

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